Schetchiksg.ru

Счетчик СГ
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Тепловое действие электрического тока это определение

Действие электрического тока на организм человека

Электротравматизм по сравнению с другими видами производственного травматизма составляет небольшой процент, но по числу случаев со смертельным исходом занимает одно из первых мест. Из каждых 100 расследованных случаев, связанных с электрическим током, 90 заканчиваются летальным исходом. Вот почему обслуживание-электрических установок относят к работам, выполняемым в условиях повышенной опасности. Опасность поражения электрическим током усугубляется еще и тем, что пострадавший не может сам оказать себе помощь.

Действие электрического тока на человека носит сложный и разнообразный характер. При замыкании электрической цепи через организм человека ток оказывает термическое, электролитическое, биологическое и механическое воздействие.

Термическое действие тока проявляется в виде ожогов как наружных участков тела, так и внутренних органов, в том числе кровеносных сосудов и нервных тканей. Электроожоги излечиваются значительно труднее и медленнее обычных термических, сопровождаются внезапно возникающими кровотечениями, омертвением отдельных участков тела.

Тело человека является проводником электрического тока. Однако разные ткани тела оказывают току неодинаковое сопротивление. Большое сопротивление оказывают кожа, особенно ее верхний слой, называемый эпидермисом, кости и жировая ткань. Малое сопротивление оказывают внутренние органы, головной и спинной мозг, кровь, оголенные мышцы. Сопротивление Rlt зависит от пола и возраста людей. У женщин это сопротивление меньше, чем у мужчин, у детей — меньше, чем у взрослых, у молодых людей — меньше, чем у пожилых. Объясняется это толщиной и степенью огрубения верхнего слоя кожи.

Сопротивление тела человека воздействию электрического тока -величина переменная и зависит от многих факторов, в том числе от параметров электрической цепи, физиологического состояния человека, условий окружающей среды и т. п. Во всех расчетах по обеспечению электробезопасности принимают 1000 Ом, т. е. такое сопротивление, когда человек находится в наихудших для себя условиях (нервно-психическое или болезненное состояние, повышенная влажность окружающей среды, наличие большого числа металлических конструкций и т. п.).

Основным поражающим фактором является сила электрического тока, проходящего через тело человека.

Человек начинает ощущать воздействие переменного тока величиной 0,5 . 1,5 мА (1 А = 10 3 мА). Это порог ощутимого тока, который не представляет серьезной опасности, так как человек самостоятельно может нарушить контакт с токоведущей частью электроустановки.

Величину тока 10 . 15 мА называют порогом неотпускающего тока. Эта величина тока при промышленной частоте 50 Гц вызывает непроизвольное сокращение мышц кисти руки и предплечья, сопровождающееся резкой болью. При воздействии этого тока на организм человек не может разжать руку, отбросить от себя провод, т. е. он не в состоянии самостоятельно нарушить контакт с токоведущей частью и оказывается как бы прикованным к ней.

Ток 40 мА поражает органы дыхания и сердечно-сосудистую систему, вызывает фибрилляцию сердца. Фибрилляция — это такое состояние сердца, когда оно перестает сокращаться как единое целое в определенной последовательности. При этом происходят отдельные подергивания волокон сердечной мышцы, насосная функция сердца прекращается. Отсутствие кровообращения вызывает в организме недостаток кислорода, что в свою очередь приводит к прекращению дыхания. Такое состояние человека называют клинической смертью -переходным периодом от жизни к смерти. Однако в этот период почти во всех тканях организма еще продолжаются слабые обменные процессы, достаточные для поддержания минимальной жизнедеятельности. При клинической смерти первыми начинают погибать чувствительные к кислородному голоданию клетки коры головного мозга, с деятельностью которых связаны сознание и мышление. В связи с этим длительность клинической смерти определяется временем с момента прекращения сердечной деятельности и дыхания до начала гибели клеток головного мозга. В большинстве случаев это время составляет 4 . 5 мин, но не более 7 мин. Человека, находящегося в состоянии клинической смерти, вернуть к жизни можно, оказав ему оперативную помощь. При доступе свежего воздуха необходимо сделать искусственное дыхание или использовать дефибриллятор — аппарат для прекращения фибрилляции.

Ток 100 мА (0,1 А) считается смертельным, так как происходят немедленная остановка сердца и паралич дыхания.

Тело человека имеет участки, особенно уязвимые к воздействию электрического тока, так называемые акупунктурные точки. Их электрическое сопротивление всегда меньше других зон тела. Наиболее уязвимыми являются тыльная часть кисти, рука на участке выше кисти, шея, висок, спина, передняя часть ноги, плечо.

Чем продолжительнее действие тока, тем больше вероятность тяжелого или смертельного исхода. Такая зависимость объясняется тем, что с увеличением времени действия тока резко снижается сопротивление организма , а величина тока, прошедшего через тело, возрастает при постоянном напряжении электрической сети

Электролитическое действие тока вызывает электролиз крови и лимфатической жидкости, в результате чего нарушается их химический состав и ткани организма в целом.

Читайте так же:
Номинальный тепловой ток выключатель безопасности

Биологическое воздействие выражается в раздражении живых тканей организма. Электрический ток нарушает действие биотоков, управляющих внутренним движением ткани, вызывает непроизвольное, противоестественное судорожное сокращение мышц сердца и легких.

Механическое действие тока, на организм является причиной электрических травм. Характерными видами электротравм являются ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, электроофтальмия, разрывы тканей, вывихи суставов и переломы костей.

Ожоги бывают двух видов — токовый, или контактный, и дуговой. Токовый ожог возникает в результате контакта человека с токоведущей частью и является следствием преобразования электрической энергии в тепловую.

Дуговой ожог обусловлен воздействием на тело электрической дуги, обладающей высокой температурой и большой энергией. Дуговой ожог возникает в электроустановках различных напряжений, часто является следствием случайных коротких замыканий, отключений разъединителей и рубильников под напряжением. В этом случае дуга может переброситься на человека и через него пройдет ток большой величины — до нескольких десятков ампер.

Электрические знаки представляют собой четко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи человека, подвергшегося действию тока. В большинстве случаев электрические знаки безболезненны и их лечение заканчивается благополучно.

Металлизация кожи — проникновение в ее верхние слои мельчайших частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги. С течением времени больная кожа сходит, пораженный участок приобретает нормальный вид и болезненные ощущения исчезают.

Электроофтальмия — воспаление наружных оболочек глаз, возникающее в результате воздействия мощного потока ультрафиолетовых лучей электрической дуги. При поражении глаз лечение может оказаться длительным и сложным.

Разрывы тканей, вывихи суставов и переломы костей могут произойти в результате резких, непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока или при падении вниз при выполнении работ на электроустановке, расположенной на высоте.

Исход поражения электрическим током во многом зависит от индивидуальных особенностей человека. Установлено, что здоровые и физически крепкие люди легче переносят воздействие электрического тока, чем больные и слабые. Повышенной восприимчивостью к току обладают лица, страдающие болезнями кожи, сердечно-сосудистой системы, органов внутренней секреции и др. Состояние возбуждения нервной системы, депрессии, утомления, опьянения способствует более тяжелому исходу электротравматизма.

Действие электрического тока не всегда проходит бесследно, возможны отдаленные последствия электротравмы. Наблюдались случаи развития диабета, заболеваний щитовидной железы, половых органов, органического изменения сердечно-сосудистой системы и вегетативно-эндокринного расстройства.

Урок «Тепловое действие тока. Закон Джоуля-Ленца. Работа и мощность электрического тока»

Тема урока: Тепловое действие тока. Закон

Джоуля-Ленца. Работа и мощность электрического тока.

Разъяснить сущность понятий работа и мощность тока.

Обучить обучающихся методу решения задач на расчет количества тепла, выделившейся в проводнике, с целью осознания возможности управления физическими процессами с помощью объектов бытовой техники и техники применяемой при работе по данной профессии.

Научить обучающихся измерять параметры реальных технических устройств профессионального назначения и бытового (электроплитки, миксера, кофеварки, электрочайника) проводить расчеты.

В процессе урока развивать логическое мышление, интерес к изучаемому предмету.

Расширить политехнический кругозор обучающихся.

На примере перехода неэлектрических видов энергии в энергию электрического поля в источниках тока и перехода энергии электрического поля в неэлектрические виды энергии в электрических цепях, показать, что энергия в природе не создается и не уничтожается, а только переходит из одного вида энергии в другой.

Основные знания и умения

1. Знать и уметь применять в решении задач формулы работы и мощности, закон Джоуля — Ленца.

Уметь рассчитывать стоимость электрической энергии.

Знать практическое применение теплового действия тока.

Тип урока. Комбинированный с применением поурочной карты

Оснащение урока: мультимедийный проектор, презентация, гальванометр, термистор, источник питания, панели с параллельным и последовательным соединением лампочек, лампа накаливания, структурно-логические схемы,

I . Организационный момент (2 мин.).

П. Актуализация знаний (20 мин.).

1. Определить внутреннее сопротивление источника электрической энергии, э.д.с. которого 12В, если при внешнем сопротивлении 23 Ом сила тока в цепи 0,5 А.

Три источника электрической энергии с э.д.с.

1,1. В и внутренним сопротивлением 0,9 Ом каждый соединены последовательно с разноименными полюсами и замкнуты на внешнюю цепь сопротивлением 3,9 Ом. Определить силу тока в цепи.

3. Дать понятие сверхпроводимости.

Дать понятие работы сторонних сил, э.д.с. Вывести формулу для закона Ома для полной цепи.

План изучения нового материала

а) понятие работы электрического тока;

б) зависимость работы, мощности и количества теплоты от сопротивления
резисторов при последовательном и параллельном соединении;

в) тепловое действие тока. Закон Джоуля- Ленца.

г) вывод формул мощности электрического тока. Единицы мощности;

Читайте так же:
Тепловые элементы химических источников тока

д) применение теплового действия в быту и профессиональной деятельности

е) решение компетентностно- ориентированных заданий

III . Изучение нового материала (40 мин.).

а) В электрической цепи происходит ряд превращений энергии. При упорядочном движении заряженных частиц в проводнике электрическое поле совершает работу. Эту работу принято называть «работой тока».

Вычислить значение работы, совершаемой электрическим полем на произвольном участке цепи. Это может быть однородный проводник, например спираль электроплитки, обмотка электродвигателя холодильника.

Пусть за время Δ t через поперечное сечение проводника проходит заряд Q . Тогда электрическое поле совершит работу A = QU , т.к. I = Q / Δ t ( Q = I Δ t ; A = I Δ t U ,

ВЫВОД: Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока на напряжение и на время в течении которого совершалась работа.

Согласно закону сохранения энергии эта работа должна быть равна изменению энергии рассматриваемого участка цепи. Поэтому энергия, выделяемая на данном участке цепи за время Δ t , равна работе тока.

Если никаких движущихся проводников на участке нет, то увеличивается внутренняя энергия участка цепи.

В однородном проводнике увеличение внутренней энергии означает повышение его температуры.

Действительно, проводник с током нагревается и отдает теплоту окружающим телам.

Проблема: Каким образом это происходит?

Электрическое поле ускоряет электроны. После столкновения с ионами кристаллической решетке они передают ионам свою энергию. В результате энергия хаотического движения около положения равновесия возрастает. Это и означает увеличение внутренней энергии. Температура проводника повышается, и он начинает передавать теплоту окружающим телам. Спустя небольшое время после замыкания цепи процесс устанавливается и температура перестает изменяться со временем.

К проводнику за счет работы электрического поля непрерывно поступает энергия. Но его внутренняя энергия остается неизменной, т.к. проводник передает окружающим телам количество теплоты равное работе тока.

Таким образом, формула A = IU Δ t для работы тока определяет в случае однородного проводника количество теплоты, передаваемое проводником другим телам.

б) Сформулируйте закон Ома для участка цепи I = U / R .

Это значение силы тока используется в формуле для работы тока A = IU Δ t = ( U / R ) U Δ t =( U 2 / R ) Δ t ; A =( U 2 / R ) Δ t .

Выразить напряжение через силу тока, используя также закон Ома для участка цепи и это выражение применим в формуле A = IU Δ t ; I = U / R → U = IR ; A = IU Δ t → A = I 2 R Δ t .

Необходимо считать, что формулы A =( U 2 / R ) Δ t ; A = I 2 R Δ t эквивалентны. Формулой A = I 2 R Δ t удобно пользоваться для последовательного соединения проводников, т.к. сила тока одинаково во всех проводниках.

При параллельном соединении удобна формула A =( U / R ) Δ t , т.к. напряжение на всех проводниках одинаково.

в) Закон определяющий количество теплоты, которое выделяет проводник с током в окружающую среду был впервые установлен экспериментально английским ученым Д. Джоулем (1818-1889) и русским ученым Э. Х. Ленцем (1804-1861).

Закон Джоуля -Ленца был сформулирован следующим образом: Количество теплоты выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока по проводнику: Q = I 2 R Δ t .

ВЫВОД: Мы получили этот закон с помощью рассуждений, основанных на законе сохранения энергии. Формула Q = I R Δ t позволяет вычислить количество теплоты выделяемое на любом участке цепи содержащим какие угодно проводники.

г) Любой электрический прибор (лампа, электродвигатель) рассчитан на потребление определенной энергии в единицу времени. Поэтому наряду с работой тока очень важное значение имеет понятие мощности тока. Мощность тока равна отношению работы тока за время Δ t к этому интервалу времени. Р=А/ Δ t = IU .

Это выражение переписываем в нескольких эквивалентных формах, если использовать закон Ома для участка цепи: Р= IU = I 2 R = U 2 / R ;

Работа, произведенная в единицу времени называется МОЩНОСТЬЮ.

Мощность измеряется прибором ваттметром, единицы измерения называются ваттами.

Кроме Ватта применяются более крупные единицы мощности.

Для практических измерений электрической работы (энергии) Джоуль является слишком мелкой единицей.

Если время подставить не в секундах, а в часах, то получим более крупные единицы электрической энергии.

1Вт ч= 3600 Вт с=3600 Дж

100 Вт ч=1 г Вт ч

Электрическая энергия измеряется счетчиком электрической энергии.

ВЫВОД: На большинстве приборов указано потребляемая ими мощность. Прохождение по проводнику электрического тока сопровождается выделением на нем энергии.

Эта энергия определяется работой тока: произведением перенесенного заряда и напряжением на концах проводника.

д) Все проводники при прохождении по ним электрического тока нагреваются и отдают тепло окружающей среде (воздуху, жидкости, твердому телу).

Температура проводника будет повышаться до тех пор, пока количество теплоты полученное проводником не станет равным количеству тепла отдаваемому проводником окружающей среде. При этом температура достигает установившегося значения.

Тепло, выделяемое током, используется в электрических печах и аппаратах прямого нагрева для процесса графитизации электродов, стекловаренной промышленности, в штамповочно-ковочном производстве, для нагрева труб, деталей цилиндрической формы.

Читайте так же:
Длина провода термодатчика для теплого пола

В технике тегильные и муфельные печи, сушильные печи, шкафы.

Электрические нагревательные приборы получили очень большое распространение в домашнем быту (утюги, кипятильники, обогреватели, кофемолка, электросамовары, миксеры).

Основной частью электроплит, электросамоваров, электрочайников является проводник, в котором выделяется тепло, когда по нему течет ток.

Чаще всего проводник делают в виде спирали, которую укладывают в жаростойкие или огнеупорные основания, например из керамики и асбеста. Материалом для спиралей нагревающихся в воздухе обычно служат никром, т.е. для спиралей электроплит, т.к. спираль электрочайников, электросамоваров опускается в воду, то в этом случае для спиралей используют проволоку из реотана или никеля.

Проблема: Как вы думаете, что произойдет, если пропустить по таким спиралям ток, вынув их из воды?

(Они перегорают, т.к. воздух обладает меньшей теплопроводностью, чем вода, и поэтому воздух не может быстро уводить выделяющееся тепло).

IV . Закрепление материала (20 мин).

При закреплении используется поурочная карта.

Поурочная карта

Тема: Работа и мощность электрического тока.

Закон Джоуля-Леща. Тепловое действие тока.

Основные знания и умения.

Знать и уметь применять в решении задач формулы работы, мощности и закона Джоуля-Ленца.

Уметь рассчитывать стоимость электроэнергии.

Знать назначение и принцип действия плавких предохранителей.

Прочтите следующий текст.

Как известно, все тела состоят из молекул, и эти молекулы не находятся в покое, а непрерывно движутся. Чем выше температура, тем быстрее движение молекул, вещества этого тела.

(При прохождении электрического тока по проводнику электроны сталкиваются с движущимися молекулами проводника и усиливают их движение, что приводит к нагреву проводника.

Повышение температуры проводника происходит в результате преобразования электрической энергии в тепловую.)

Вывести выражение для работы электрического тока.

1. В цепи представленной на рис.1 приложено постоянное напряжение U , за время Δ t по цепи протекало количество электричества q . Силы электрического поля, действующие вдоль проводника, перенесли заряд q из точки А в точку В. работа электрических сил поля, или что то же, работа электрического тока может быть посчитана по формуле А = q ( φв — φ а) = q U .

В последнюю формулу поставьте формулу для определения заряда q = I Δ t , то получите А = U I Δ t .

В данную формулу подставьте значение напряжения согласно закона Ома для участка цепи U = IR , тогда получите формулу А = I 2 R Δ t — удобно пользоваться при п оследовательном соединении; А = ( U 2 / R ) Δ t — при параллельном соединении. Эти формулы эквивалентны.

Единицы измерения работы — Дж.

1 Вт ч = 3600 Ватт секунд = 3600 Дж

100 Вт ч = 1 гектоват час (гВт ч)

1000Вт ч= 1 киловат час (кВт ч)

Задание III .

Ввести формулы для подсчета мощности электрического тока.

Р-мощность электрического тока. Согласно определению Р = A/ Δ t;

Подставьте в формулы для мощности А = U I Δ t , получите Р =( UI Δ t )/ Δ t = U I , Р = U I ;

Используя закон Ома для участка цепи выразите напряжение и подставьте в конечную формулу: I = U / R ;

U = I R; Р = I U = I I R = I 2 R; P = I 2 R.

Подставьте закон Ома I = U / R в формулу

Р = UI . Получите Р = U 2 / R ;

Единицы измерения мощности — Вт. 100 Вт — 1 гектоватт (г Вт); 1000 Вт — 1 киловатт (кВт); 1000000 Вт — 1 мегаватт (мгВт).

Тепловое действие электрического тока это определение

Урок № 37-169 Работа и мощность тока. Тепловое действие тока.

Закон Джоуля-Ленца Д/з: П.8.11; п.8.12 [1]

При упорядоченном движении заряженных частиц в проводнике электрическое поле совершает работу, ее принято называть работой тока.

Работа тока . Рассмотрим произвольный участок цепи. Это может быть однородный проводник, например нить лам­ пы накаливания, обмотка электродвигателя и др. Пусть за время Δ t через поперечное сечение проводника проходит за­ ряд Δ q .

Тогда электрическое поле совершит работу А= Δ q U .

Так как сила тока I = , то Δ q = IΔt , то работа равна: A = IU Δt

Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения и времени, в течение которого совершалась работа.

Согласно закону сохранения энергии эта работа долж­на быть равна изменению энергии рассматриваемого уча­стка цепи. Поэтому энергия, выделяемая на данном уча­стке цепи за время Δ t , равна работе тока A = IU Δt

В случае, если на участке цепи не совершается меха­ническая работа и ток не производит химических дейст­вий, происходит только нагревание проводника. Нагре­тый проводник отдает теплоту окружающим телам.

Нагревание проводника происходит следующим обра­зом. Электрическое поле ускоряет электроны. После столк­новения с ионами кристаллической решетки они переда­ют ионам свою энергию. В результате энергия беспоря­дочного движения ионов около положений равновесия воз­растает. Это и означает увеличение внутренней энергии. Температура проводника при этом повышается, и он на­чинает передавать теплоту окружающим телам. Спустя небольшое время после замыкания цепи процесс устанав­ливается, и температура перестает изменяться со време­нем. К проводнику за счет работы электрического поля непрерывно поступает энергия. Но его внутренняя энер­гия остается неизменной, так как проводник передает ок­ружающим телам количество теплоты, равное работе то­ка. Таким образом, формула A = IU Δt для работы тока определяет количество теплоты, передаваемое проводни­ком другим телам.

Читайте так же:
Определение количество теплоты выделенное током

Если в формуле A = IU Δt выразить либо напряжение че­ рез силу тока, либо силу тока через напряжение с помо­ щью закона Ома для участка цепи, то получим три эк­ вивалентные формулы: A = IU Δt = I 2 R Δt = ∙ Δt = Q

Формулой A = I 2 R Δt удобно пользоваться для последо­ вательного соединения проводников, так как сила тока в этом случае одинакова во всех проводниках. При парал­ лельном соединении удобна формула А= ∙ Δt , так как на­ пряжение на всех проводниках одинаково.

Закон Джоуля—Ленца : количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопро­тивления проводника и времени прохождения тока по проводнику: Q =I 2 RΔt

Мы получили этот закон с помощью рассуждений, основанных на законе сохранения энергии. Эта формула позволяет вычислить количество теплоты, выде­ляемое на любом участке цепи, содержащем какие угод­но проводники.

Мощность тока. Любой электрический прибор (лампа, электродвигатель) рассчитан на потребление определен­ной энергии в единицу времени. Поэтому наряду с рабо­той тока особое значение имеет понятие мощность тока. Мощность тока равна отношению работы тока за время Δt к этому интервалу времени.

Согласно этому определению Р = = IU . Это выражение для мощности можно переписать в не­скольких эквивалентных формах, если использовать за­кон Ома для участка цепи: Р = IU = I 2 R =

Основные формулы для решения задач

A=IUΔt=I 2 RΔt=Δt=Q

P==IU

33. Какую работу совершили силы электростатического поля при перемещении 2 Кл из точки с потенциалом 20 В в точку с потенциалом 0 В? А. 40 Дж. Б. 20 Дж. В. 10 Дж. Г. 0 Дж.

34. Какая из приведенных ниже формул применяется для вычисления мощности электрического то ка?

А . I = ; Б . I = ; В .IUΔt; Г . P = UI ; Д. ρ = ρ 0 (1+α t ).

35. При перемещении электрического заряда в электрическом поле по любой замкнутой тр аектории работа сил электрического поля оказалась равной нулю. Какое это было поле?

А. Это могло быть любое поле. Б. Это могло быть только поле точечного заряда. В. Это могло быть только однородное электрическое поле. Г. Это могло быть только поле двух равных по модулю и пр отивоположных по знаку двух точечных зарядов. Д. Такого поля быть не может.

36 . Какая из приведенных ниже формул применяется для вычисления работы электрического тока?

А. ; Б. ; В. IUΔt ; Г. UI ; Д. ρ 0 (1+α t ).

37 . При перемещении заряда 2 Кл в электрическом поле силы, действующие со стороны этого поля, совершили работу 8 Дж. Чему равна разность потенциалов между начальной и конечной точками пути?

А. 16 В. Б. 4 В. В. 0,25 В. Г. По условию задачи разность определить нельзя. Д. Среди ответов А — Г нет правильного.

38. При перемещении электрического заряда q между точками с разностью потенциалов 8 В силы, действующие на заряд со стороны электрического поля, совершили работу 4 Дж. Чему равен заряд q ?

А. По условию задачи заряд определить невозможно. Б. 32 Кл. В. 2 Кл. Г. 0,5 Кл. Д.Среди ответов А-Г правильного нет.

1. Мощность электрического утюга 1 кВт. Каково его сопротивление при включении в сеть с напряжением 220 В?

2. Сопротивление резистора 440 Ом, напряжение в цепи равно 220 В. Определить мощность тока.

3. По проводнику сопротивлением 20 Ом за 5 минут прошло количество электричества 300 Кл. Вычислить работу тока за это время.

4. В сеть с напряжением 220В включены параллельно одинаковые лампочки с сопротивлением 484 Ом каждая. Сколько лампочек включили в сеть, если они потребляют мощность 800 Вт?

5. Гальванический элемент с ЭДС 6 В и внутренним сопротивлением 1 Ом замкнут на сопротивление 5 Ом. Какое количество теплоты выделится на проводнике и внутреннем сопротивлении за 10 с?

6. ЭДС источника электрической энергии равна 100 В. При внешнем сопротивлении 49 Ом сила тока в цепи 2 А. Найти падение напряжения внутри источника и его внутреннее сопротивление.

7. Аккумулятор с ЭДС 6 В и внутренним сопротивлением 0,1 Ом питает внешнюю цепь сопротивлением 12,4 Ом. Какое количество теплоты выделится за время 10 минут во всей цепи?

8. На каком из сопротивлений будет выделяться наибольшее количество теплоты

Читайте так же:
Настройка тепловой защиты автоматического выключателя

в единицу времени, если R 1 =4 Ом ; R 2 =2 Ом ; R 3 =1 Ом ; R 4 =2 Ом?

9. При ремонте электроплитки её спираль укоротили на 0,2 первоначальной длины.

Как при этом изменится мощность плитки?

№ 1.Определить сопротивление электрического паяльника мощностью 300 Вт, включенного в сеть напряжением 220 В.

№ 2. По проводнику сопротивлением 20 Ом за 5 мин прошло количество электричества 300 Кл. Вычислить работу тока за это время.

№ 3. Сколько электронов проходит каждую секунду через поперечное сечение вольфрамовой нити лампочки мощностью 70 Вт, включенной в сеть с напряжением 220 В?

№ 4. Определить стоимость электрической энергии, потребляемой лампой мощностью 100 Вт за 200 ч горения

( k =0,04 ).

№ 5. Какое сопротивление нужно включить в сеть с напряжением 220 В, чтобы в нем за 10 минут выделилось 66 кДж теплоты?

6.3 Тепловое действие электрического тока

Электрический ток совершает в любом участке электрической цепи работу. Работа тока затрачивается на увеличение внутренней энергии частиц проводника, в результате чего проводник нагревается. Принято говорить, что при протекании тока в проводнике выделяется тепло dQ. Если выделить участок проводника (см. рис.6.1), то

, (6.6)

т.к. из выражения (6.3) следует, что , но следуя закону Ома для участка цепи, можно записать, что U=IR. Тогда выражение (6.6) перепишется в следующем виде:

. (6.7)

В выражении (6.7) произведение представляет собой объем выделенной части проводника. Разделив выражение (6.7) на и dt, получим количество тепла, выделяющееся в единице объема в единицу времени:

. (6.8)

Величину называют удельной тепловой мощностью тока. Формула (6.8) представляет собой дифференциальную форму закона Джоуля-Ленца. Используя формулу (6.5), закон Джоуля-Ленца можно еще представить в следующей форме:

.

Проверь себя

Что называют электрическим током?

Какие условия необходимы для того чтобы возник электрический ток?

Что называют электродвижущей силой?

Какие величины являются количественными характеристиками электрического тока?

Какие частицы являются носителями тока в проводниках, жидкостях, газах?

Дайте определение силы тока для постоянного тока и запишите формулу.

Дайте определение плотности тока.

Запишите закон Ома в дифференциальной форме.

Дайте определение удельной тепловой мощности тока.

Запишите закон Джоуля-Ленца.

7 Электромагнетизм

7.1 Источники магнитного поля. Силовые линии

Постоянные магниты и проводники с током изменяют свойства окружающего его пространства, т.е. служат источниками магнитного поля. Для обнаружения и исследования этого поля можно использовать стрелку компаса, которая представляет собой постоянный магнит с точкой опоры в своем центре масс, так что он может свободно вращаться. Обращенный на север полюс свободно висящего магнита называют северным полюсом магнита (N). Противоположный полюс направлен на юг и называется южным полюсом (S).

Силу, с которой магнит (проводник с током) действует на магнитную стрелку, можно рассматривать как результат действия магнитного поля магнита (поля проводника с током) на другой магнит. Направление магнитного поля можно определить как направление, которое указывает северный полюс стрелки компаса, помещенный в эту точку поля. Магнитное поле также как и электростатическое поле можно изображать с помощью силовых линий. Силовые линии магнитного поля проводят таким образом, чтобы стрелка компаса располагалась по касательной к силовой линии магнитного поля в любой точке поля. На рисунке 7.1 показано, как с помощью стрелки компас можно установить направление одной из силовых линий магнитного поля магнитного стрежня.

На рисунке 7.2, также как и на рисунке 7.1 построены силовые линии для подковообразного магнита (см.рис.7.2а) и магнитного стержня (см.рис.7.2б). Обратите внимание на то, что в соответствии с нашим определением силовые линии всегда выходят из северного полюса магнита, входят в южный полюс и замыкаются внутри магнита.

Рассмотрим также магнитное поле, созданное проводником с током. В 1820г. Эрстед обнаружил, что магнитная стрелка, расположенная рядом с электрическим проводником, отклоняется, когда проводник подключают к источнику питания.

Вблизи прямолинейного проводника с током магнитная стрелка устанавливается по касательной к окружности, очерченной вокруг проводника с током (см. рис.7.3). Иными словами, силовые линии магнитного поля проводника с током имеют вид окружностей, в центре которых находится проводник с током (см.рис.7.4а).

Направление силовых линий указывается северным полюсом магнитной стрелки на рисунке 7.3. Для определения силовых линий магнитного проводника с током служит правило правой руки: проводник мысленно охватывается правой рукой так, чтобы большой палец располагался в направлении тока (положительных зарядов); тогда остальные пальцы загибаются в направлении силовых линий (см.рис.7.4б).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию